DE4006580A1 - Motoransteueranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine für einen Papierzuführer bei einem Faksimilegerät geeignete Motoransteueranord­ nung oder -vorrichtung und insbesondere eine energie­ sparende Motoransteueranordnung ausgezeichneter Rota­ tions- bzw. Drehzahlstabilität.

Ein Faksimilegerät ist mit einem Papierzuführer als Einrichtung zum Überführen oder Fördern von zu über­ tragenden Vorlagen versehen, wobei in ihrem Inneren Aufzeichnungspapier aufbewahrt ist.

Dieser Papierzuführer verwendet als (elektrischen) An­ triebsmotor gewöhnlich einen Schrittmotor, der ange­ trieben bzw. angesteuert wird unter Regelung seiner Ge­ schwindigkeit bzw. Drehzahl in Abhängigkeit vom Inhalt der Bilddaten auf einer zu übertragenden Vorlage und dem Inhalt von Bilddaten auf einer zu empfangenden Vor­ lage.

Es sind zwei Arten von Antriebsmotor-Ansteuersystemen bekannt, nämlich ein Konstantspannungs-Ansteuersystem und ein Konstantstromzerhacker-Ansteuersystem.

Bei ersterem System wird ein Antriebsmotor so (an)ge­ steuert, daß eine ihm zugespeiste Antriebs- oder An­ steuerspannung konstant wird, während bei letzterem System ein Antriebsmotor so angesteuert wird, daß der Pegel bzw. die Größe eines detektierten, durch eine Mo­ torwicklung fließenden elektrischen Stroms konstant und damit der Antriebsmotor so angesteuert wird, daß ein konstantes Motordrehmoment erreicht wird.

Beim Konstantstromzerhacker-Ansteuersystem wird die Be­ triebsstabilität eines Motors bei dessen Drehung mit niedriger Drehzahl sichergestellt, doch variiert die Konstantstromregelgenauigkeit in Abhängigkeit von der Detektions- oder Meßgenauigkeit einer Schaltung zum De­ tektieren des durch eine Motorwicklung fließenden elek­ trischen Stroms, so daß das Motordrehmoment großen Schwankungen unterliegt, wenn der Variations- oder Än­ derungsgrad dieser Regelgenauigkeit hoch ist.

Da dieses Antriebsmotor-Ansteuersystem auf einer Steu­ er- oder Regeloperation mit geschlossenem Stromkreis basiert, müssen in an sich bekannter Weise ein Gleich­ stromverstärker und ein Übertragungscharakteristik-Be­ stimmungsfilter im geschlossenen Stromkreis für jede Phase der Motorwicklung vorgesehen sein. Dadurch wird der Schaltungsaufbau kompliziert.

Beim Konstantspannungs-Ansteuersystem ist die Be­ triebsstabilität eines Antriebsmotors bei Drehung mit hoher Drehzahl groß, doch wird ein Leistungsverlust aufgrund der im Niederdrehzahlbetrieb des Motors an­ fallenden Wärmeenergie groß.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer energiesparenden Motoransteueranordnung, welche Stabi­ lität der Drehung eines Elektro-Motors zu gewährlei­ sten vermag.

Diese Aufgabe wird bei einer Motoransteueranordnung er­ findungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Motor bei Be­ trieb mit hoher Drehzahl mit einer konstanten Spannung und bei Betrieb mit niedriger Drehzahl mittels eines Zerhackertakts mit Zerhackerspannung ansteuerbar (chop­ drive) ist.

Der Aufbau dieser Motoransteueranordnung basiert auf einer Konstantspannungs-Motoransteueroperation. Wenn jedoch ein Antriebsmotor mit niedriger Drehzahl läuft, wird er für den Antrieb durch einen Zerhackertakt (chopping clock) CK angesteuert (vgl. Fig. 2A bis 2K).

Damit kann Sicherheit des Motors bei Drehung mit nied­ riger Drehzahl gewährleistet werden. Aufgrund der Ver­ wendung des Zerhackeransteuersystems ist der Energie­ verlust bei Drehung des Motors mit niedriger Drehzahl gering.

Wenn der Motor mit hoher Drehzahl läuft, wird er mit einer hohen Spannung durch einen Ansteuerimpuls DA- einer vorbestimmten Impulsbreite (variabel) angesteu­ ert, so daß die Drehung des Motors stabilisiert wird.

Eine Schaltung für Konstantspannung-Ansteuerung be­ sitzt dabei einen einfachen Aufbau.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Motoransteueranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2A bis 2K sowie 3A bis 3K graphische Wellen­ formdarstellungen zur Erläuterung (der Ar­ beitsweise) der Anordnung nach Fig. 1.

Die Motorsteueranordnung gemäß Fig. 1 verwendet allge­ mein ein Konstantspannung-Ansteuersystem in Verbindung mit einem bedarfsweise eingesetzten Zerhacker-Ansteuer­ system.

Ein dabei vorgesehener Motor 34 besteht - wie erwähnt - aus einem Schrittmotor. Vorliegend ist ein Motor eines 1×2-Phasenerregungssystems bzw. -typs als Beispiel beschrieben. Dementsprechend umfassen die Motorwicklun­ gen eine -Phasenwicklung, eine -Phasenwicklung, eine -Phasenwicklung und eine -Phasenwicklung. Die - und -Phasenwicklungen sind zusammengeschaltet und ferner an eine vorbestimmte Antriebs-Stromquelle +V angeschlos­ sen. Auf ähnliche Weise sind die - und -Phasenwick­ lungen zusammengeschaltet und an die gleiche Stromquel­ le +V angeschlossen.

Dieser Motor 34 dient zum Überführen bzw. Fördern einer zu übertragenden Vorlage oder eines Aufzeichnungspa­ piers. Dementsprechend wird die Drehzahl des Motors 34 in Abhängigkeit vom Inhalt der Bilddaten auf einer zu übertragenden Vorlage oder demjenigen der Bilddaten auf einer zu empfangenden Vorlage geregelt.

Wenn sich nämlich ein Bilddaten tragender Teil einer übertragenen oder übermittelten Vorlage in einer vor­ bestimmten Stellung befindet, wird die Drehzahl des Motors auf eine kleine Größe geregelt, so daß auch die Zuführgeschwindigkeit der Vorlage niedrig ist. Wenn sich ein Bilddatenteil des Aufzeichnungspapiers in einer vorbestimmten Stellung befindet, wird die Zuführ­ geschwindigkeit des Papiers ebenfalls auf eine kleine Größe geregelt.

Wenn sich dagegen ein Hintergrundabschnitt, d.h. ein Abschnitt ohne zu übertragende Bilddaten, einer zu übertragenden Vorlage in einer vorbestimmten Stellung befindet, wird die Zuführgeschwindigkeit der Vorlage erhöht. Das gleiche gilt auch für das Aufzeichnungspa­ pier.

Die Drehzahl des Motors 34 wird mithin in Übereinstim­ mung mit den Inhalten der zu übertragenden und zu emp­ fangenden Bilddaten eingestellt.

Entsprechend wird ein auf die Bilddaten bezogenes Dreh­ zahlregelsignal an einer Klemme 12 eingespeist und in einer Regelsignalerzeugungsschaltung 14 in ein Regelsi­ gnal CS (Fig. 2A) einer Impulsbreite Ta entsprechend dem Drehzahlregelsignal umgewandelt.

Das Regelsignal CS wird einer Phasenausgangssignal-Er­ zeugungsschaltung 16 zugespeist, die vier Phasenaus­ gangssignale A- (Fig. 2B bis 2E) in Übereinstimmung mit der 1×2-Phasenerregung erzeugt. Alle diese Pha­ senausgangssignale A- entsprechen jeweils dem (den) bei Anwendung des Konstantspannung-Ansteuersystems ver­ wendeten Ansteuerimpuls(en).

Das Regelsignal CS wird auch einem wiedertriggerbaren monostabilen Multivibrator 18 zur Erzeugung eines Mehr­ fachausgangssignals (multi-output) M (Fig. 2F) einer Impulsbreite Tb zugespeist, das während einer Zer­ hackeransteueroperation benutzt wird. Dem Multivibrator 18 ist eine Zerhackertakt-Erzeugungsschaltung 20 zuge­ ordnet, die einen Zerhackertakt (chopping clock) CK (Fig. 2G) einer vorbestimmten Frequenz liefert.

Die Frequenz des Zerhackertakts CK ist oder wird selek­ tiv ausreichend höher eingestellt als die höchste Fre­ quenz des Mehrfachausgangssignals M; bei der beschrie­ benen Ausführungsform wird sie selektiv auf einen Pegel (z.B. 24 kHz) außerhalb eines Audio- bzw. Tonfrequenz­ bands eingestellt.

Das Mehrfachausgangssignal M und der Zerhackertakt CK werden in einem ODER-Glied 22 logisch summiert, und ein Ausgangssignal vom ODER-Glied 22 sowie die Phasenaus­ gangssignale A- werden UND-Gliedern 24, 26, 28, 30 eingespeist, um durch diese logisch multipliziert zu werden. Ausgangssignale in Form der resultierenden lo­ gischen Produkte werden als Motortreiber- bzw. -an­ steuerimpulse DA- (Fig. 2H bis 2K) benutzt.

Die Motoransteuerimpulse DA- werden einer Motoran­ steuerschaltung 32 eingespeist, durch welche die Anle­ gung eines elektrischen Stroms an die betreffenden Mo­ torwicklungen (Phasenwicklungen) gesteuert wird. Die Anlegung des Stroms an die Motorwicklungen der Phasen A- wird dabei sequentiell in dieser Reihenfolge ge­ steuert, so daß die jeweiligen Motorwicklungen entspre­ chend erregt werden.

Erfindungsgemäß wird mithin ein Konstantspannung-An­ steuersystem als grundsätzliches (normales) Motoran­ steuersystem und nach Bedarf (auch) ein Zerhackeran­ steuersystem eingesetzt. Infolgedessen werden eine Stromdetektorschaltung, die beim Konstantstrom-Zer­ hackeransteuersystem als notwendig angesehen wird, so­ wie ein Verstärker und ein Filter, die bei einem ge­ schlossenen Stromkreisaufbau erforderlich sind, unnö­ tig. Infolgedessen ist der Schaltungsaufbau bei der erfindungsgemäßen Anordnung im Vergleich zu dem beim Konstantstrom-Zerhackeransteuersystem vereinfacht.

Die Beziehung zwischen der Impulsbreite Ta der Phasen­ ausgangssignale A- und der Impulsbreite Tb der Mehr­ fachausgangssignale M ist oder wird selektiv entspre­ chend folgender Formel eingestellt:

Tamin ≲ 3 Tb (1)

Darin bedeutet Tamin die Impulsbreite der Phasenaus­ gangssignale A- die erzeugt werden, wenn der Motor 34 mit höchster Drehzahl angesteuert oder geregelt (controlled) wird.

Wenn der Motor 34 mit niedriger Drehzahl betrieben wird, während die genannte Beziehung selektiv auf die angegebene Weise festgelegt (set) ist, wird die Impuls­ breite Ta der Phasenausgangssignale A- nicht weniger als dreimal so groß wie die Impulsbreite Tb des voraus­ gesetzten Mehrfachausgangssignals M, so daß Ausgangs­ signale OR, entsprechend der logischen Summe, vom ODER- Glied 22 die Form gemäß den Fig. 2H bis 2K annehmen. In dem nach Abschluß der Ausgabe des Mehrfachausgangssi­ gnals M liegenden Teil einer Periode der Impulsbreite Ta wird nämlich der Zerhackertakt CK ausgegeben, auf dessen Grundlage der Motor 34 angesteuert wird.

Wenn somit der Motor mit niedriger Drehzahl läuft, wird er durch eine zerhackte Spannung angetrieben (chopping­ driven). In diesem Fall wird jedoch der Motor nicht durch das Konstantstrom-Ansteuersystem angesteuert.

Wenn der Motor mit hoher Drehzahl betrieben wird, wer­ den die Frequenz des Regelsignals CS hoch und seine Im­ pulsbreite schmal. Wenn sich somit die Drehzahl des Mo­ tors 34 um einen bestimmten Betrag erhöht (auf etwa das Dreifache der Langsamlaufdrehzahl des Motors bei dieser Ausführungsform), wird die Impulsbreite Ta der Phasenausgangssignale A- nicht weniger als dreimal so groß wie die Impulsbreite des Mehrfachausgangssi­ gnals M.

Die Zeit (entsprechend der Impulsbreite des Regelsi­ gnals CS) zwischen dem Anstieg eines Impulses des Re­ gelsignals CS und seinem Abfall wird demzufolge kürzer als die durch eine Zeitkonstante des Multivibrators 18 repräsentierte oder bestimmte Zeit.

Infolgedessen wird das einen nachfolgenden Triggerim­ puls darstellende Regelsignal CS vor der Inversion eines Ausgangssignals vom Multivibrator 18 eingespeist. Das zu diesem Zeitpunkt erhaltene Mehrfachausgangssi­ gnal M besteht daher aus Dauer(strich)signalen (Fig. 3F).

Infolgedessen gibt das ODER-Glied 22 das Mehrfachaus­ gangssignal M und nicht den Zerhackertakt CK (Fig. 3G) aus, so daß die Motoransteuerimpulse DA- mit den Phasenausgangssignalen A- identisch werden (Fig. 3B bis 3E und 3H bis 3K).

Wenn der Motor mit hoher Drehzahl läuft, werden die Pha­ senausgangssignale A- als Motoransteuerimpulse DA- der Motoransteuerschaltung 32 zugespeist. Der Motor 34 wird daher in diesem Fall mit einer konstanten Span­ nung angetrieben oder angesteuert.

Wenn der Motor mit niedriger Drehzahl läuft, wird somit der Zerhackertakt CK als Motoransteuerimpuls zuge­ speist, während bei seiner Drehung mit hoher Drehzahl die Phasenausgangssignale A- (als solcher Impuls) zugespeist werden. Bei niedriger Drehzahl wird der Mo­ tor mithin durch das Zerhackeransteuersystem (an)ge­ steuert, so daß dabei ein Motordrehmoment einer vorbe­ stimmten Größe erreicht werden kann. Da in diesem Fall das Konstantspannung-Ansteuersystem nicht benutzt wird, tritt kein Energieverlust auf.

Bei Hochdrehzahlbetrieb des Motors wird andererseits das Ansteuersystem auf das Konstantspannung-Ansteuer­ system umgeschaltet, so daß Stabilität der Hochdreh­ zahldrehung des Motors sichergestellt werden kann.

Die Gründe dafür, weshalb die Beziehung zwischen den Impulsbreiten Ta, Tb selektiv auf die durch Formel (1) angegebene Weise bestimmt wird, liegen im Ziel der Auf­ rechterhaltung des Mehrfachausgangssignals M auf einer kontinuierlichen, konstanten Größe während der Hoch­ drehzahldrehung des Motors und der Erzielung eines Aus­ gangssignals eines konstanten Pegels als Ausgangssignal OR (entsprechend) der logischen Summe. Dieses Ziel muß aus dem im folgenden angegebenen Grund erreicht werden. Wenn der Abfall eines Impulses während der Periode Ta auch nur einmal auftritt, wird der Zerhackertakt CK während des Impulsabfalls ausgegeben, so daß die Durch­ führung der Konstantspannung-Ansteueroperation unmög­ lich wird.

Gemäß der beschriebenen Ausführungsform ist die Erfin­ dung lediglich beispielhaft auf den Motor eines Papier­ zuführers bei einem Faksimilegerät angewandt. Die Er­ findung ist jedoch auf eine beliebige Motor(an)steuer­ anordnung anwendbar, sofern diese für einen Motor ein­ gesetzt wird, dessen Drehzahl auf die vorstehend ange­ gebene Weise geregelt oder gesteuert werden muß.

Wie vorstehend beschrieben, werden erfindungsgemäß das Konstantspannung-Ansteuersystem allgemein (normaler­ weise) und das Zerhacker-Ansteuersystem bedarfsweise eingesetzt. Erfindungsgemäß kann ein Motor im Niedrig­ drehzahlbetrieb durch das Zerhacker-Ansteuersystem und im Hochdrehzahlbetrieb durch das Konstantspannung-An­ steuersystem angetrieben oder angesteuert (to drive) werden.

Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß in einer Motoransteueroperation die vorteilhaften Merkmale nur des Zerhacker-Ansteuersystems genutzt werden und (auch) ein Konstantspannung-Ansteuersystem eingesetzt werden kann. Hierdurch können in vorteilhafter Weise Stabili­ tät der Drehung eines Motors und eine Energieeinspa­ rung realisiert werden.

Claims (2)

1. Motoransteueranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor bei Betrieb mit hoher Drehzahl mit einer konstanten Spannung und bei Betrieb mit niedriger Drehzahl mittels eines Zerhackertakts mit Zerhacker­ spannung ansteuerbar (chop-drive) ist.

2. Motoransteueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Motor bei Drehung mit niedriger Drehzahl zur Ansteuerung durch einen Zerhackertakt steuerbar ist und der Motor bei Drehung mit hoher Drehzahl mittels eines Ansteuerimpulses einer vor­ bestimmten Impulsbreite ansteuerbar ist.